Сланцевый газ и метод его добычи. Что такое сланцевый газ, где и как его добывают? Сланцевый газ и природный газ: отличие

Сланцевый природный газ (англ. shale gas) — природный газ, добываемый из горючих сланцев и состоящий преимущественно из метана.
Горючий сланец — твердое полезное ископаемое органического происхождения. Сланцы в основном образовались 450 миллионов лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков.

Для добычи сланцевого газа используют горизонтальное бурение (англ. directional drilling), гидроразрыв пласта (англ. hydraulic fracturing, в том числе с применением пропантов). Аналогичная технология добычи применяется и для получения угольного метана.

При добыче нетрадиционного газа гидроразрыв пласта (ГРП) позволяет соединить поры плотных пород и обеспечить возможность высвобождения природного газа. Во время проведения гидроразрыва в скважину закачивается специальная смесь. Обычно она на 99% состоит из воды и песка (пропанта), и лишь на 1% — из дополнительных добавок.
Пропант (или проппант, от англ. propping agent — «расклинивающий агент») — гранулообразный материал, служащий для сохранения проницаемости трещин, получаемых в ходе ГРП. Представляет собой гранулы с типичным диаметром от 0,5 до 1,2 мм.
Среди дополнительных добавок могут быть, например, гелирующий агент, как правило, природного происхождения (более 50% от состава хим. реагентов), ингибитор коррозии (только при кислотных ГРП), понизители трения, стабилизаторы глин, химическое соединение, сшивающее линейные полимеры, ингибитор образования отложений, деэмульгатор, разжижитель, биоцид (химреагент для разрушения водных бактерий), загуститель.
Для того, чтобы не допустить утечки жидкости для ГРП из скважины в почву или подземные воды, крупные сервисные компании применяют различные способы изоляции пластов, такие как многоколонные конструкции скважин и использование сверхпрочных материалов в процессе цементирования.

Сланцевый газ содержится в небольших количествах (0,2 — 3,2 млрд куб. м на кв. км), поэтому для добычи значительных количеств такого газа требуется вскрытие больших площадей.
Первая коммерческая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США в 1821 году Уильямом Хартом (англ. William Hart) во Фредонии, Нью-Йорк, который считается в США «отцом природного газа». Инициаторами масштабного производства сланцевого газа в США являются Джордж Ф. Митчелл и Том Л. Уорд.
Масштабное промышленное производство сланцевого газа было начато компанией Devon Energy в США в начале 2000-х, которая на месторождении Barnett Shale в 2002 году пробурила впервые горизонтальную скважину. Благодаря резкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией», в 2009 году США стали мировым лидером добычи газа (745,3 млрд куб. м), причём более 40% приходилось на нетрадиционные источники (метан угольных пластов и сланцевый газ).

По сведениям директора Института проблем нефти и газа РАН академика Анатолия Дмитриевского, себестоимость добычи сланцевого газа в США на 2012 год — не менее 150 долларов за тысячу кубометров. По мнению большинства экспертов, себестоимость добычи сланцевого газа в таких странах, как Украина, Польша и Китай, будет в несколько раз выше, чем в США.
Себестоимость сланцевого газа выше, чем традиционного. Так, в России себестоимость природного газа со старых газовых месторождений, с учётом транспортных расходов, составляет около $50 за тыс. куб. м.
Ресурсы сланцевого газа в мире составляют 200 трлн куб. м. В настоящее время сланцевый газ является региональным фактором, который имеет значительное влияние только на рынок стран Северной Америки.
В числе факторов, положительно влияющих на перспективы добычи сланцевого газа: близость месторождений к рынкам сбыта; значительные запасы; заинтересованность властей ряда стран в снижении зависимости от импорта топливно-энергетических ресурсов. В то же время у сланцевого газа есть ряд недостатков, негативно влияющих на перспективы его добычи в мире. Среди таких недостатков: относительно высокая себестоимость; непригодность для транспортировки на большие расстояния; быстрая истощаемость месторождений; низкий уровень доказанных запасов в общей структуре запасов; значительные экологические риски при добыче.
По оценке IHS CERA, добыча сланцевого газа в мире к 2018 году может составить 180 млрд кубометров в год.

По своим физическим свойствам очищенный сланцевый газ принципиально ничем не отличается от традиционного природного газа. Однако технология его добычи и очистки подразумевает гораздо большие по сравнению с традиционным газом затраты.
Сланцевые газ и нефть — это, грубо говоря, недоделанные нефть и газ. При помощи «гидроразрыва» человек может извлечь топливо из земли до того, как оно соберётся в нормальные месторождения. Такие газ и нефть содержат огромное количество примесей, которые не только повышают стоимость добычи, но и усложняют процесс обработки. То есть сжимать и сжижать сланцевый газ дороже, чем добытый традиционными методами. Сланцевые породы могут содержать от 30 % до 70 % метана, то есть в среднем в 1,8 раза меньше чем в природном газа (от 70 до 98 %) и соответственно допустим для того что бы вскипятить чайник вам понадобиться в почти в 2 раза больше сланцевого газа чем природного.
Выгодность разработки месторождений характеризуется показателем EROEI, который показывает, сколько энергии надо затратить, чтобы получить единицу топлива. На заре нефтяной эры в начале 20 века EROEI для нефти составлял 100:1. Это означало, что для добычи ста баррелей нефти надо было сжечь один баррель. К настоящему времени показатель EROEI опустился до значения 18:1.
По всему миру происходит освоение все менее выгодных месторождений. Раньше, если нефть не била фонтаном, то такое месторождение никому было не интересно, сейчас все чаще приходится извлекать нефть на поверхность при помощи насосов.
Предпосылки мифа о «сланцевой революции»

Сланцевый газ реально существует, его можно добыть из недр планеты и продать на глобальном рынке. Именно так и поступили некоторые американские компании. Появление сланцевого газа на рынке повлияло на спрос российского газа, и это дало повод некоторым экспертам утверждать, что скоро сланцевый газ обрушит цены на традиционные нефть и газ.

Однако даже по оптимистичным оценкам американских СМИ, стоимость газа на внутренним рынке США не превышает пока себестоимости добычи сланцевого газа, а прибыль извлекается из попутно добываемых продуктов.

Сланцевый газ в США

С газом в США происходит то же самое, что и во всем мире, но в гораздо более тяжелой форме. Все традиционные месторождения газа давно уже разведаны и выработаны, на немногих оставшихся скважинах выработка неизбежно падает, закупки со стороны обходятся всё дороже, а потребность в газе никуда не делась.
Поэтому нужда заставила американцев прибегнуть к добыче газа на собственной земле из сланцев. Еще в 2004 году добыча сланцевого газа на территории США и большинства Европейских стран была незаконна. Но в 2005 году вице-президент США Дик Чейни протолкнул в конгресс энергетический билль.

Нефтегазовая промышленность США была исключена из Акта о безопасности питьевой воды, из Акта о защите воздуха и из десятка других законов о защите окружающей среды. Сам Дик Чейни по совместительству является бывшим владельцем компании Halliburton Inc, производящей оборудование и химикаты для бурения скважин. Закон 2005 года получил название «лазейка Halliburton», а технология добычи Halliburton стала широко использоваться в 34 штатах.

Лазейка Halliburton: о причинах сланцевого бума в США

Хотя технология добычи сланцевого газа известна уже довольно долгое время, бум добычи пришелся только на 2009—2010 годы, и сказать спасибо за это можно тогдашнему вице-президенту Дику Чейни. Несколько лет назад компания Halliburton Inc. соединила технологию горизонтального бурения и технологию гидравлического разрыва пласта, заключавшегося в закачивании химических веществ в скважину для проведения «гидроразрыва» сланцевой породы с целью извлечения из ее пустот газа.

Первый шаг к сланцевому буму в США произошел в 2005 году, когда Дик Чейни (являвшийся бывшим владельцем компании Halliburton Inc.) и его команда сумели протолкнуть в Конгрессе США закон о выводе процесса ГРП из-под непосредственного надзора Агентства охраны окружающей среды США (EPA), осуществляемого в рамках Закона о безопасности питьевой воды.

Ричард Брюс (Дик) Чейни

Таким образом, нефтяная и газовая промышленность США стали единственной индустрией, которая может закачивать под землю химикаты в непосредственной близости от источников питьевой воды.

Следующий шаг к буму произошел в 2008 году, после начала мирового финансового кризиса и взлету цен на энергоносители. По данным ряда исследований, себестоимость сланцевого газа в США балансирует на отметке 8-9 долларов за тысячу кубических футов, в то время как стоимость газа на внутреннем рынке уже опустилась до 3,5 долларов за тысячу кубических футов. К тому же оказалось, что расчетные объемы извлекаемых из скважин ископаемых обычно оказываются раза в два ниже заявленных.

Технология добычи сланцевого газа в США

Добыча сланцевого газа предполагает горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта. Горизонтальная скважина прокладывается через слой газоносного сланца. Затем внутрь скважины под давлением закачиваются десятки тысяч кубометров воды, песка и химикатов. В результате разрыва пласта газ по трещинам поступает в скважину и далее на поверхность.

Данная технология наносит колоссальный вред окружающей среде. Независимые экологи подсчитали, что специальный буровой раствор содержит 596 наименований химикатов: ингибиторы коррозии, загустители, кислоты, биоциды, ингибиторы для контроля сланца, гелеобразователи. Для каждого бурения нужно до 26 тыс. кубометров раствора.
Десятки тонн раствора из сотен наименований химикатов смешиваются с грунтовыми водами и вызывают широчайший спектр непрогнозируемых негативных последствий. При этом разные нефтяные компании используют различные составы раствора. Опасность представляет не только раствор сам по себе, но и соединения, которые поднимаются из-под земли в результате гидроразрыва.

В местах добычи наблюдается мор животных, птиц, рыбы, кипящие ручьи с метаном. Домашние животные болеют, теряют шерсть, умирают. Ядовитые продукты попадают в питьевую воду и воздух. У американцев, которым не посчастливилось жить поблизости от буровых вышек, наблюдаются головные боли, потери сознания, нейропатии, астма, отравления, раковые заболевания и многие другие болезни.

Отравленная питьевая вода становится непригодной для питья и может иметь цвет от обычного до черного. В США появилась новая забава поджигать питьевую воду, текущую из-под крана.

Себестоимость добычи

Несмотря на то, что «сланцевая революция» широко разрекламирована, технические и экономические подробности добычи не афишируются. Так, например, лишь недавно добывающие компании под давлением общественности рассекретили состав буровой смеси. EROEI сланцевого газа не публикуется, но о том, что он ничтожно мал говорят следующие данные. EROEI обычной нефти 18, обычного газа — 10. EROEI сланцевой нефти 5. Остается предположить, что EROEI сланцевого газа намного меньше 5.
Себестоимость добычи сланцевого газа составляет в США на 2012 год не менее 150 долларов за тысячу кубометров — втрое больше, чем себестоимость традиционного российского газа.

Это при том, что в Америке газоносные пласты залегают сравнительно неглубоко. По мнению экспертов, себестоимость добычи сланцевого газа в таких странах, как Украина, Польша и Китай, будет в несколько раз выше, чем в США. Для экспорта же сланцевого газа в Европу из США потребуются затраты на сжижение и разжижение.

Для добычи сланцевого газа необходимо бурить гораздо больше скважин, так как срок их службы низок. 63 % мирового парка буровых установок расположены на территории США и Канады. И вся эта инфраструктура обеспечивает лишь 15-20 % от мирового производства нефти. Если просто принять, что буровые установки везде одинаковые, а месторождения — всё-таки разные, то получается, что сейчас США и Канада тратят в три-четыре раза больше материальных ресурсов на каждый добытый баррель нефти или полученный кубометр газа.

Со временем качество скважин и, соответственно, срок их эксплуатации падают ускоряющимися темпами. Такую ситуацию норвежец Рун Ликверн назвал «бегом красной королевы», когда чтобы остаться на месте требуются все большие усилия. То есть, в США для поддержания объема добычи на постоянном уровне требуется все больше скважин и установок.

Для добычи сланцевого газа в США строить трубопроводы не имеет смысла, так как скважины слишком быстро вырабатывают свой ресурс. К тому же газодобывающие компании стремятся максимально быстро свернуть производство, чтобы пострадавшим местным жителям было сложнее взыскать материальный ущерб. Поэтому для транспортировки газа используется автотранспорт, что удорожает добычу ещё сильнее.

По составу сланцевый газ имеет намного больше примесей, поэтому требуются дополнительные затраты на его очистку.

По оценкам ряда экспертов добыча сланцевого газа в США убыточна и дотируется государством.

Сланцевый газ в Европе

По примеру и под давлением США в Европе было запланировано освоение месторождений сланцевого газа. В СМИ была развернута масштабная пиар-компания о «безопасном», «дешевом» топливе, запасы которого есть везде и легкоизвлекаемы. Правительства европейских стран получили соответствующие указания и начали корректировать местные законодательства. Американские нефтяные компании занялись геологоразведкой в Европе.

На поверку ситуация оказалась принципиально иной. В Европе добыче сланцевого газа сильно мешают высокая плотность населения и глубокое залегание сланцевых пластов. Под давлением общественности правительства европейских стран одно за другим наложили мораторий на добычу сланцевого газа. Однако в Германии газодобытчики смогли добиться некоторого успеха. В домах немцев тоже начала гореть питьевая вода и трескаться стены.

Сейчас дело продвигается к запрету технологии гидроразрыва и в Германии.
Наибольшие шансы приступить к промышленной добыче сланцевого газа были у Польши по нескольким причинам. Во-первых, на её территории обнаружены самые крупные месторождения в Европе. Во-вторых, у Польши присутствует огромное желание покончить с зависимостью от поставок российского газа. Достаточно вспомнить, что благодаря упорству поляков был проложен Северный поток и теперь цены на газ для Польши самые высокие в Европе.
Однако несмотря на все усилия польских политиков даже американцы относятся к проектам по добыче газа в Польше весьма скептически. В 2012 ExxonMobil отказалась от планов добычи сланцевого газа в Польше, признав проекты нерентабельными. А в 2013 году из проекта вышли сразу три компании Lotos, Talisman Energy и Marathon Oil.

Сланцевый газ и Россия

Добыча сланцевого газа в США оказала негативное влияние на рыночное положение «Газпрома». В 2012 было заморожено освоение Штокмановского месторождения, так как добытый газ предполагалось поставлять в США. Мировой рынок — единое целое и увеличение предложения газа в одном регионе планеты закономерно привело к снижению мировых цен на газ. В результате снижения цен «Газпром» недосчитался значительной доли прибыли. Однако последствия для компаний США оказались катастрофическими, так как цена оказалась ниже себестоимости добычи.

По данным геолога Дэвида Хьюза, за 2012 год затраты корпораций на бурение более чем 7 тысяч скважин в США составили 42 миллиарда долларов. Прибыль от продажи добытого сланцевого газа — 32,5 миллиарда. BP заявила об убытках в 5 миллиардов долларов, английская BG Group потеряла 1,3 миллиарда, но хуже всего бывшему лидеру индустрии — Chesapeake Energy, который оказался на грани банкротства.

Техасский консультант-геолог Артур Берман заявил: «Сланцевый газ обречен на коммерческий провал. Его себестоимость в пять раз выше, чем у добытого традиционным путем. Десять лет бурения показали, что корпорации терпят огромные убытки. Почему компании продолжают добычу, на которой теряют деньги? Я — геолог, а не психиатр, чтобы ответить на этот вопрос».

Профессор Блумсбургского университета США Уэнди Ли: «Страны, где собираются добывать сланцевый газ, ждет то же самое, что произошло у нас. Сначала — короткий бум, какие-то новые рабочие места, но когда пузырь лопнет, останется плохая экология и разрушенная инфраструктура, как в Димоке. Также будет и в Латвии, и в Ирландии, и на Украине. Люди столкнутся с еще большими проблемами, чем были у них до того, как пришел газ».

По мнению экспертов в 2013 году в США не осталось ни одной прибыльной скважины, добывающей сланцевый газ.

Шумиха вокруг сланцевого газа использовалась восточноевропейскими странами как рычаг давления на Россию. Польская сторона использовала сланцевые проекты как повод для торговли по цене на российский газ. Вице-премьер Польши Вальдемар Павляк: «Наше соглашение действует до 2022 года. К этому моменту, при наличии сравнительно хорошего технического потенциала, появится шанс удовлетворять спрос поставками сланцевого газа, и это — новый элемент в нашей дискуссии. Мы можем либо дешевле покупать обычный газ, либо начать быстрее добывать сланцевый».

Такой же способ давления использовали власти Украины.

Однако сланцевый газ далеко не первый и не последний «аргумент» в череде попыток шантажа России. До сланца были добыча на шельфе и строительство терминала под Одессой, которое обернулось национальным позором. Строительство терминала широко разрекламировали, на открытие пригласили иностранных гостей. К месту строительства будущего терминала даже начали прокладывать трубу. Однако Джорди Сандра Бонвеи, подписавший с украинской властью контракт стоимостью в миллиард с лишним долларов, оказался мошенником.

Проблемы при добыче сланцевых нефти и газа

Таким образом, добыча сланцевых нефти и газа сталкивается с рядом проблем, которые в самом ближайшем будущем могут начать оказывать на эту отрасль существенное влияние.

Во-первых , добыча рентабельна только при том условии, что добывается одновременно и газ, и нефть. То есть добыча только сланцевого газа — слишком дорогое удовольствие. Легче добывать его из океана по японской технологии .

Во-вторых , если учесть стоимость газа на внутренних рынках США, можно заключить, что добыча сланцевых ископаемых находится на дотациях. При этом надо помнить, что в других странах, добыча сланцевого газа будет ещё менее рентабельна, чем в США.

В-третьих , уж слишком часто мелькает на фоне всей истерии про сланцевый газ имя Дика Чейни, бывшего вице-президент США. Дик Чейни стоял у истоков всех американских войн первого десятилетия XXI века на Ближнем Востоке, которые и привели к росту цен на энергоносители. Это наводит некоторых экспертов на мысль о том, что эти два процесса были тесно взаимосвязаны.
1 апреля 2014 г. возле с. Веселое, Первомайского района Харьковской области - произведен 1-й гидроразрыв для добычи сланцевого газа .

В-четвертых , добыча сланцевого газа и нефти, вероятно, может вызвать очень серьезные экологические проблемы в регионе добычи. Влияние может оказываться не только на грунтовые воды, но и на сейсмическую активность. Немалое число стран и даже штатов США ввели мораторий на добычу сланцевых нефти и газа на своей территории. В апреле 2014 года американская семья из Техаса выиграла первое в истории США дело о негативных последствиях добычи сланцевого газа методом гидроразрыва пласта. Семья получит 2,92 миллиона долларов от нефтяной компании Aruba Petroleum в качестве компенсации за загрязнение их участка (включая скважину с водою, которая сделалась непригодной для питья) и нанесение вреда здоровью.

В-пятых , сланцы сами по себе являются весьма ценным материалом, который уничтожается при добыче из них газа

Прогнозы

Пока еще рано судить о том, насколько большое влияние может оказать разработка сланцевых газа и нефти. По самым оптимистичным оценкам, она незначительно опустит цены на нефть и газ — до уровня нулевой рентабельности добычи сланцевого газа. По другим оценкам, держащаяся на дотациях разработка сланцевого газа скоро окончится совсем.

В 2014 году разразился скандал в Калифорнии — выяснилось, что запасы сланцевой нефти месторождения Монтерей были серьёзно переоценены, и что реальные запасы примерно в 25 раз ниже, чем предсказывалось ранее. Это привело к снижению общей оценки запасов нефти в США на 39 %. Данный инцидент может вызвать массовую переоценку сланцевых запасов по всему миру.

Сланцевый газ можно отнести к числу разновидностей традиционного газа, которая хранится маленькими образованиями из газа, коллекторами, в границе сланцевой прослойки осевших пород Земли. Запасы сланцевого газа в существующей совокупности довольно таки велики, вот только для их добычи необходимы определенные технологии. Особая характерность для таких залежей так это то, что они расположены практически по всему земному континенту. Из этого можно сделать вывод: любая страна, зависящая от энергоресурсов способна себя обеспечить недостающим компонентом.

Состав сланцевого газа довольно таки специфический. Синергетические свойства в гармоничном комплексе рождения сырья и его уникальной биовозобнавляемости, предоставляют данному энергоресурсу значительные конкурентные достоинства. Но если рассматривать его отношение к рынку, то оно довольно таки спорно и подразумевает определенный анализ с учетом всех характеристик.

История происхождения сланцевого газа

Первая действующий источник для добычи газа был обнаружена на территории США. Произошло это в 1821 году, открывателем стал Вильям Харт. Активистами по изучению обсуждаемого вида газа в Америке выступают известные специалисты Митчелл и Уорд. Грандиозное производство рассматриваемого газа начала компания «Devon energy». Это произошло в 2000 году в США. С того момента каждый год происходило усовершенствование технологического процесса: применялось передовое оборудование, открывались новые скважины, увеличивался объем добычи газа. В 2009 году США выступило мировым лидером по добыче (запасы составили 745,3 миллиардов кубических метров). Стоит отметить, что около 40% пришлось на нетрадиционные скважины.

Запасы сланцевого газа в Мире

В настоящий период в США запасы сланцевого газа превысили рубеж 24,4 триллионов кубических метров, что приравнивается к 34% от возможных запасов по всей территории Америки. Практически в каждом штате находятся сланцы, которые находятся на глубине приблизительно 2 км.

В Китае запасы сланцевого газа в настоящий момент достигли практически 37 триллионов кубических метров, а это намного больше сбережений традиционного газа. С приходом весны 2011 года Китайская Республика завершила бурение своего первоначального источника для добычи сланцевого газа. На реализацию проекта было потрачено около одиннадцати месяцев.
Если затронуть сланцевый газ в Польше, то его запасы расположились в трех бассейнах:

Балтийский – техническое извлечение запасов сланцевого газа составляет около 4 трлн. куб. м.
Люблинский – объем 1,25 трлн. куб. м.
Подлясье – в настоящее время его запасы являются минимальными 0,41 трлн. куб.м.

Общая сумма запасов в землях Польши приравнивается к показателю 5,66 трлн. куб. м.

Российские источники сланцевого газа

На сегодняшний день, очень тяжело предоставить какую-либо информацию о существующих запасах сланцевого газа в российских скважинах. Это связано с тем, что здесь не рассматривали вопрос о поисках источника газа. В стране хватает традиционного газа. Но есть вариант, что в 2014 году будут рассмотрены предложения о добыче сланцевого газа, о необходимых технология, а также взвесить все за и против.

Преимущества добычи сланцевого газа

Поиск сланцевых скважин с применением гидроразрыва слоя на глубине только источников горизонтального положения, может осуществляться в регтонах с большим количеством жителей;
Сланцевые источники газа расположены неподалеку от конечных покупателей;
Добыча данного вида газа осуществляется без какой-либо потери парниковых газов.

Минусы добычи сланцевого газа

Процессу гидроразрыва слоя необходимы огромные запасы воды, расположенные рядом с месторождением. К примеру, для осуществления одного разрыва требуется 7500 тонн воды, а также песка и различных химикатов. По итогу происходит загрязнение воды, утилизация которой происходит довольно таки сложно;
Скважины для добычи простого газа обладают большим сроком эксплуатации, чем сланцевые;
Бурение скважин требует значительных финансовых затрат;
В момент добычи газа применяется огромное количество разнообразных токсических веществ, хотя до сих пор точная формула для гидроразрыва остается конфиденциальной;
Процесс поиска сланцевого газа несет серьезные потери, а это в свою очередь увеличивает эффект парника;
Выгодно добывать газ исключительно при наличии спроса на него и приличного уровня цен.

В наше время широкое распространения получила тема ресурсов, запасов, добычи сланцевого газа. Она волнует многих людей, причём не только с экономической точки зрения, но и с точки зрения влияния его на экологию.

Что такое сланцы вообще?

Сланцы это осадочные породы, которые прошли определённые стадии преобразования. Сначала в водоёмах происходит образование рыхлых осадков, которые постепенно уплотняются – из рыхлого песка образуется песчаник, далее песчано-глинистый сланец и в конце получаем гнейс.

Как добывается сланцевый газ?

Концентрация газа в сланцевых отложениях низкая. Коллекторы, в которых он скапливается, рассосредоточены по всей толще породы. По-отдельности они имеют небольшие объемы газа, однако совокупные их запасы огромны.

Как добывается сланцевый газ?

Технология добычи сланцевого газа подразумевает несколько способов добычи: горизонтальное бурение, гидроразрыв пласта и сейсмическое моделирование. Способ горизонтального бурения основан на использовании особых буровых установок и является основным способом добычи газа. Создание высокопроводимой трещины в целевом пласте, чтобы добыть сланцевый газ – технология гидроразрыва пласта (позволяет «оживить» скважины, на которых добыча газа обычными методами уже невозможна).

Современная технология добычи сланцевого газа включает в себя сооружение буровой установки, в составе которой одна вертикальная скважина и несколько горизонтальных. Их длина может достигать 3 км. Они заполняются смесью воды, песка и химреагентов, создаётся гидроудар, повреждается целостность газовых коллекторов. Далее высвобожденный газ откачивается.

В процессе горизонтального бурения применяется методика сейсмического моделирования. Она сочетает в себе геологические исследования и картирование с компьютерной обработкой данных, в том числе, с визуализацией.

В газовых месторождениях имеет место естественное перемещение газа в зависимости от давления. Такую особенность имеет и сланцевый газ, технология добычи которого предполагает создание областей с переменным давлением. Для этого применяют горизонтальные скважины, имеющие мультиотводы на одной глубине, или такие скважины делаются многоступенчатыми с горизонтальным отводом длиной до 2 км.

Схема добычи сланцевого газа

Схематично процесс, как добывают сланцевый газ, можно разделить на несколько этапов:

Проводится бурение скважин: вертикальное до глубины сланцевых залежей и далее вдоль них – горизонтальное.
Установка трубы в скважину.
Укрепление трубы цементом. В полученной конструкции специальным перфоратором проделываются отверстия.
Закачка в трубу воды и песка, под действием которых сланец постепенно разрушается.
Сбор газа из трещин и разломов породы и прокачка его через трубопровод.

После того, как давление газа спадёт, возможен повтор процедуры разрушения сланцевого пласта.

Американский опыт разработок сланцевых бассейнов показывает, что каждое такое месторождение характеризуется совершенно уникальными геологическими параметрами, особенностями эксплуатации, сложностями в добыче. И в каждом случае требуется индивидуальный научный подход.

Влияние на экологию

Вид сверху на добычу сланцевого газа

Существуют пагубные последствия добычи сланцевого газа. И первое, на что оказывает негативное влияние сланцевый газ — экология. Ведь при его добыче используются канцерогенные жидкости, которые отравляют окружающую среду: почву, подземные воды, реки и многое другое. Более того, технология добычи сланцевого газа предусматривает использование углеводорода, что может привести к ухудшению проницаемости земных пород для воды. Поэтому вопрос, как добывают сланцевый газ, волнует очень многих экологов.

Сейчас, в связи с проблемами, связанными с добычей традиционного газа, рассматривается вероятность добычи сланцевого газа в России. Однако против этого выступают многие политики и экономисты, которые опасаются, что добывать сланцевый газ экономически невыгодно из-за высокой себестоимости бурения скважины и маленького срока её эксплуатации.

Отсюда следует, что прежде чем осваивать технологию добычи сланцевого газа, необходимо внимательно обдумать то, какое влияние это окажет на эконмическую и экологическую ситуацию в стране.

Видео

Сланцевый природный газ (англ. shale gas) - природный газ, добываемый из горючих сланцев и состоящий преимущественно из метана.

Горючий сланец - твердое полезное ископаемое органического происхождения. Сланцы в основном образовались 450 миллионов лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков.

Пропант (или проппант, от англ. propping agent - «расклинивающий агент») - гранулообразный материал, служащий для сохранения проницаемости трещин, получаемых в ходе ГРП. Представляет собой гранулы с типичным диаметром от 0,5 до 1,2 мм.

Среди дополнительных добавок могут быть, например, гелирующий агент, как правило, природного происхождения (более 50% от состава хим. реагентов), ингибитор коррозии (только при кислотных ГРП), понизители трения, стабилизаторы глин, химическое соединение, сшивающее линейные полимеры, ингибитор образования отложений, деэмульгатор, разжижитель, биоцид (химреагент для разрушения водных бактерий), загуститель.

Для того, чтобы не допустить утечки жидкости для ГРП из скважины в почву или подземные воды, крупные сервисные компании применяют различные способы изоляции пластов, такие как многоколонные конструкции скважин и использование сверхпрочных материалов в процессе цементирования.

Сланцевый газ содержится в небольших количествах (0,2 - 3,2 млрд куб. м на кв. км), поэтому для добычи значительных количеств такого газа требуется вскрытие больших площадей.

Первая коммерческая газовая скважина в сланцевых пластах была пробурена в США в 1821 году Уильямом Хартом (англ. William Hart) во Фредонии, Нью-Йорк, который считается в США «отцом природного газа». Инициаторами масштабного производства сланцевого газа в США являются Джордж Ф. Митчелл и Том Л. Уорд.

Масштабное промышленное производство сланцевого газа было начато компанией Devon Energy в США в начале 2000-х, которая на месторождении Barnett Shale в 2002 году пробурила впервые горизонтальную скважину. Благодаря резкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией», в 2009 году США стали мировым лидером добычи газа (745,3 млрд куб. м), причём более 40% приходилось на нетрадиционные источники (метан угольных пластов и сланцевый газ).

В первом полугодии 2010 года крупнейшие мировые топливные компании потратили $21 млрд на активы, которые связаны с добычей сланцевого газа. На тот момент некоторые комментаторы высказывали мнение, что ажиотаж вокруг сланцевого газа, именуемый сланцевой революцией, - результат рекламной кампании, вдохновлённой рядом энергетических компаний, вложивших значительные средства в проекты по добыче сланцевого газа и нуждающихся в притоке дополнительных сумм. Как бы то ни было, после появления сланцевого газа на мировом рынке цены на газ стали падать.

По сведениям директора Института проблем нефти и газа РАН академика Анатолия Дмитриевского, себестоимость добычи сланцевого газа в США на 2012 год - не менее 150 долларов за тысячу кубометров. По мнению большинства экспертов, себестоимость добычи сланцевого газа в таких странах, как Украина, Польша и Китай, будет в несколько раз выше, чем в США.

Себестоимость сланцевого газа выше, чем традиционного. Так, в России себестоимость природного газа со старых газовых месторождений, с учётом транспортных расходов, составляет около $50 за тыс. куб. м.

Ресурсы сланцевого газа в мире составляют 200 трлн куб. м. В настоящее время сланцевый газ является региональным фактором, который имеет значительное влияние только на рынок стран Северной Америки.

В числе факторов, положительно влияющих на перспективы добычи сланцевого газа: близость месторождений к рынкам сбыта; значительные запасы; заинтересованность властей ряда стран в снижении зависимости от импорта топливно-энергетических ресурсов. В то же время у сланцевого газа есть ряд недостатков, негативно влияющих на перспективы его добычи в мире. Среди таких недостатков: относительно высокая себестоимость; непригодность для транспортировки на большие расстояния; быстрая истощаемость месторождений; низкий уровень доказанных запасов в общей структуре запасов; значительные экологические риски при добыче.

По оценке IHS CERA, добыча сланцевого газа в мире к 2018 году может составить 180 млрд кубометров в год.

Комментарии: 0

Дмитрий Грищенко

О добыче сланцевой нефти и газа пишут много и часто. На лекции попробуем разобраться что же представляет из себя данная технология, какие экологические проблемы с ней связаны, а какие - лишь плод воображения журналистов и защитников природы.

Может ли стремительный прогресс в области технологий, генетики и искусственного интеллекта привести нас к тому, что экономическое неравенство, столь широко распространенное в этом мире, закрепится на биологическом уровне? Этим вопросом задается историк и писатель Юваль Ной Харари.

Владимир Мордкович

Синтез Фишера - Тропша - это химический процесс, который является ключевой стадией самого современного способа получения синтетических топлив. Почему говорят именно «синтез» или «процесс» и избегают слова «реакция»? Именами ученых, в данном случае Франца Фишера и Ганса Тропша, называют обычно отдельные реакции. Дело в том, что как таковой реакции Фишера - Тропша нет. Это комплекс процессов. Только основных реакций в этом процессе три, а насчитывают их не менее одиннадцати. В целом синтез Фишера - Тропша - это превращение так называемого синтез-газа в смесь жидких углеводородов. Химик Владимир Мордкович о способах получения синтетического топлива, новых типах катализаторов и реакторе Фишера - Тропша.

Александра Пошибаева

Сегодня есть две основные гипотезы образования нефти: неорганическая (абиогенная) и органическая (биогенная, и ее также называют осадочно-миграционной). Сторонники неорганической концепции считают, что нефть образовалась из углерода и водорода по процессу Фишера - Тропша на больших глубинах, при огромных давлениях и температурах выше тысячи градусов. Нормальные алканы могут образоваться из углерода, водорода в присутствии катализаторов, однако в природе отсутствуют такие катализаторы. Помимо этого, в нефтях содержится огромное количество изопренанов, циклических углеводородов-биомаркеров, которые по процессу Фишера - Тропша образоваться не могут. О поиске новых месторождений нефти, неорганической теории ее происхождения и роли прокариот и эукариот в образовании углеводородов рассказывает химик Александра Пошибаева.

Андрей Бычков

Углеводороды сегодня являются энергетической основой нашей цивилизации. Но надолго ли хватит месторождений горючих ископаемых и что делать после их истощения? Как и других полезных ископаемых, нам придется разрабатывать сырье с меньшим содержанием полезного компонента. Как сделать нефть, из какого сырья? Будет ли это выгодно? Уже сегодня мы имеем много экспериментальных данных. В лекции будут обсуждены вопросы о процессах образования нефти в природе и показаны новые экспериментальные результаты. Обо всем этом вам расскажет Бычков Андрей Юрьевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор РАН, профессор кафедры геохимии в МГУ.

Королёв Ю. М.

О том, как учёные пытаются разгадать тайну происхождения нефти, а точнее, нефтяных углеводородов, мы попросили рассказать Ю.М. Королёва - ведущего научного сотрудника Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева. Он более тридцати лет изучает рентгенографический фазовый состав ископаемых углеводородных минералов и их превращение под действием времени и температуры.

Родкин М. В.

Спор о биогенном (органическом) или абиогенном происхождении нефти особенно интересен для российского читателя. Во-первых, углеводородное сырьё - один из основных источников дохода в бюджете страны, а во-вторых, российские учёные - признанные лидеры многих направлений в этом старом, но всё ещё не закрытом научном споре.

Изобретатель из Санкт-Петербурга Александр Семенов запатентовал боевую систему, которая позволяет экипажу танка использовать для стрельбы собственные экскременты. Автор проекта настаивает на том, что такая технология позволит решить как минимум две задачи: позволит утилизировать экскременты и одновременно понизит боевой дух противника. Сообщения об этом взбудоражили британскую прессу.

В конце мая газета The Wall Street Journal опубликовала большой материал, посвященный перспективному американскому энергетическому оружию - рельсотрону. В материале газеты утверждалось, что, по мнению военных планировщиков, такое орудие, в случае необходимости, поможет США защитить Прибалтику от российской военной агрессии и поддержать союзников в противостоянии с Китаем в Южно-Китайском море. Военный эксперт Василий Сычев рассказывает, что такое рельсотрон и как быстро его можно принять на вооружение.

В прошлом году газета The New York Times назвала Митио Каку одним из самых умных людей Нью-Йорка. Американский физик японского происхождения, провёл ряд исследований в области изучения чёрных дыр и ускорения расширения Вселенной. Известен как активный популяризатор науки. В активе учёного - несколько книг-бестселлеров, циклы передач на BBC и Discovery. Митио Каку - преподаватель с мировым именем: он профессор теоретической физики в нью-йоркском Сити-колледже, много путешествует по миру с лекциями. Недавно Митио Каку рассказал в интервью, каким он видит образование будущего.

Ситуация с энергетическими ресурсами поставила ряд стран в зависимость от их импорта. Развитие альтернативных источников энергии напрямую связано с истощением месторождений нефти и природного газа. Возможность добычи и использования сланцевого газа стали темой обсуждения специалистов различных областей, от политиков до экологов.

Сланцевый газ – особенности добычи

Особенностью добычи газа в сланцевых породах является следующее — в них потенциально содержатся большие запасы углеводородов, пласты которых плотно перемешаны с частицами сланца. В этом случае добыча возможна лишь с применением гидравлических встрясок, после которых газ перемещается в верхние слои, откуда его уже можно извлечь.

Впервые такой метод гидравлического разрыва пласта применялся в 1947 г., но на том уровне развития техники был недостаточно эффективен. В настоящее время при разработке газосланцевых месторождений используется вертикально-горизонтальное бурение, где в разветвленную сеть скважин под высоким давлением подается «расклинивающая» смесь, включающая в себя соли органических кислот, отходы нефтепереработки, песок. Образующиеся трещины высвобождают сланцевый газ.

Для разработки месторождения сланцевого газа необходимо пробурить в сотни раз больше скважин, чем при традиционной добыче. По технологии гидроразрыва пласта – фрекинга, требуется постоянно поддерживать заданную пористость пласта, что достигается использованием химических реагентов. Сами сланцы так же содержат целый спектр ядовитых примесей с высоким уровнем гамма-излучений.

Проблема в том, что далее вся эта смесь высвобождается, выходит в верхние слои, и через осадочные породы оседает на почве, попадает в водоемы в районах сланцевой добычи газа, создавая повышенный радиационный фон.

Положительные аспекты сланцевой добычи газа

Добыча сланцевого газа решает текущий спрос на энергоресурсы внутри страны, позволяет экспортировать излишки, зарабатывая на этом валюту. Развитие этой отрасли дает заметные импульсы экономическому развитию и созданию новых рабочих мест. Положительным моментом является и поддержка низких внутренних цен на газ, что связано с избытком его предложения. Использование более дешевого газа для широкого ряда промышленных товаров создает более конкурентноспособную продукцию газодобывающей страны.

Возможность добычи сланцевого газа в населенных районах, в доступности от потребителя, привлекает инвесторов, гарантируя при этом снижение затрат. Вместе с тем, специалисты отмечают быструю истощаемость сланцевых месторождений, зачастую коэффициент извлечения газа не достигает 20% . Кроме того, растет экологическая нагрузка в районах добычи газа.

Негативные последствия развития газосланцевой отрасли

Перепады давления при гидроразрывах пласта приводят к постоянным землетрясениям, от 1,6 до 3,6 баллов по шкале Рихтера, взаимосвязь которых с добычей сланцевого газа уже научно подтверждена.

Растет загрязненность почвы и поверхностных вод химическими отходами, содержание метана в питьевой воде жилых районов, расположенных в ареале разработки месторождений, превышено в десятки раз.

К экологическим бедствиям стоит отнести и рост парникового эффекта, достигаемый значительными выбросами метана при разработке газосланцевых месторождений. Медики отмечают всплеск онкозаболеваний в районах добычи сланцевого газа, зафиксированы множественные случаи отравлений химическими веществами.

Будущее газосланцевой добычи

Не взирая на протесты экологов и общественности, в Соединенных штатах активно разрабатываются новые газосланцевые месторождения. В Великобритании и Польше идет разведка газосланцевых месторождений.

Вместе с тем, во Франции, Румынии и Болгарии официально запрещено проведение фрекинга, в Австралии уже запрещена разработка газосланцевых месторождений на 20 лет. В Европе препятствует добыче сланцевого газа густонаселенность и строгое регулирование экологической безопасности. Вероятность разработки газосланцевых месторождений здесь в ближайшие годы маловероятна.

Перспективы развития газосланцевой отрасли велики, это обосновано изменением мирового газового рынка уже сейчас. Но повсеместная добыча сланцевого газа возможна лишь при высокой рентабельности, для чего необходимы высокие цены на газ и наличие стабильного спроса.